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文 献 综 述 1.3伺服放大器的设计 伺服放大器作为驱动电液伺服阀的一种电子设备相应参数有一定要求：（ 1 ）输入电压在plusmn; 1 0Ｖ内，方便计算机和可编程控制器等指令元件实现控制； （ 2 ）输出电流plusmn;1 0 ～ plusmn;1 0 0ｍＡ可调，以便适应各种型号力矩马达伺服阀；（ 3 ）伺服放大器线性度误差小于3 ％ＦＳ；（ 4 ）具有反馈接入端以便构成闭环控制系统；（ 5 ）为适应伺服系统高频响的特性伺服放大器频宽大于1 2 0 0Ｈｚ；（ 6 ）具有最大输出电流限制和输出短路保护功能.可限制伺服阀最大流量和防止输出线路短接导致故障。[5] 1.3论题研究意义 针对由于电液伺服系统中存在的参数不确定性及模型的不确定项导致的系统跟踪控制的问题，设计智能控制策略，还存在着许多精确性，灵敏性的问题。所以，电液伺服系统的非线性模型是值得深入研究的一个课题因此，对于该问题的研究具有一定的现实意义。 2.国内外研究概况 2.1电液伺服系统的研究概况 近代电液伺服系统的特点主要表现在:(1)环境和任务复杂，普遍存在参数变化、外干扰和交互作用。(2)对频宽和跟踪精度伺服系统，均有较高的要求，例如航空航天领域 域需要频宽为100 Hz的电液伺服系统，这个频宽已接近或超过液压动力机构的固有频率，按Merrit H.E.的观点难于设计这类伺服系统。[6](3)由于电液伺服阀节流特性和流量饱和作用引起的非线性影响已显得至关重要。(4)各种直接式数字电液元件的非线性采样特性使得基于传统的离散系统理论的稳定性判据和控制器设计方法难于奏效。[7] |
2.2电液伺服系统的研究概况
①死区特性
阀口的正重叠、检测元件的不灵敏区域和系统库仑摩擦力均会引起死区特性，这种非线性对系统的静差有较大的影响而对系统的稳定性也有影响。另外死区还会对系统产生一个延滞特性。对死区的补偿是以牺牲系统的线性工作范围为代价的特别是在运行过程中死区的范围可能是时变和非对称的传统的补偿方法对于时变和非对称的死区的补偿效果有限对位置控制系统的控制精度不高。为此有的文献提出了变死区的自学习补偿方法并取得了一定的效果。
②饱和特性
在液压系统中的饱和非线性出现在增益放大器、阀和力矩马达等元器件上。由于饱和非线性的存在当其工作在饱和非线性区域时，会降低系统的增益但能限幅和防止过载。一般在使用过程中让系统工作在线性范围内。[8]
③摩擦特性在液压系统中的摩擦力主要包括粘性摩擦力、静摩擦力和库仑摩擦力他们都是阻碍物体运动或运动的趋势。摩擦非线性对系统的影响很复杂。根据实验和仿真的研究库仑摩擦力对系统的影响主要有两点:一是延长系统调整时间。二是影响系统的控制精度。静摩擦力的影响和和库仑摩擦力差不多。只是它只在物体有运动趋势时起作用。而粘性摩擦是一种线性摩擦其大小取决于执行元件的运动速度它能增大液压系统的阻尼从而也增加系统的稳定性。[9]
④滞环特性
在电液伺服系统中滞环主要是力矩马达产生的这类非线性主要影响系统的灵敏度和静差。它对动态特性的影响只是产生一个固定的相移,而对系统的稳定性不构成严重的影响。[10]
另外液压伺服系统的中还会出现游隙非线性、变放大系数特性、继电器特性等非线性以及上述几种非线性的组合。虽然早在60年代就有专家学者对电液伺服系统的非线性问题开始进行研究但直到目前电液系统的非线性控制仍然是一个热门的研究课题。近十年来随着非线性系统理论研究的兴起电液伺服系统的非线性问题也受到国内外有关专家学者的日益重视。[11]
2.3现有研究的不足
2.3现有研究的不足
其一为直接非线性补偿法以非线性状态反馈方法为代表这种方法由于要精确知道系统的非线性特性和系统参数并需要检测系统状态因而在系统参数时变和一些状态变量实际无法检测的场合就无能为力。虽然90年代开始将神经网络用于电液系统的非线性控制研究但由于其“泛化”问题难以解决而影响了这类方法的实用性文献。[12]
模糊控制及其与其他多种控制相结合的复合控制策略应用于液压提升机电液伺服系统是现实可行的并具有较大的研究前景和实际价值。[13]
目前对阀控对称缸电液伺服系统控制策略的研究主要是基于经典控制理论的控制算法。传统的控制在具有参数变化和外干扰的情况下存在参数难以整定、鲁棒性不
够好的缺点并且难以解决动态品质和稳态精度之间的矛盾。而普通模糊控制存在一些固有缺陷如控制精度差、易产生稳态误差、易出现极限环振荡等.[14]当跟踪具有较大傅里叶谐波和振幅范围的各种产品时，例如在自动运动凸轮凸轮瓣产品中发现的产品，有必要在扩展的频率范围内减少建模误差。这通常需要使用高阶系统模型来捕捉高频和非线性动力学。[15]将模糊控制与控制相结合而成的模糊控制既具有模糊控制灵活、适应性强的特点,又有控制精度高的特点。因此,模糊控制策略为提高阀控对称缸电液伺服系统的综合性能和实现液压提升机的高新技术改造提供了一条可行的具有发展潜力的新途径.[16]
学者们从多种角度对电液伺服系统的非线性模型作了详细的分析。从本课题目前搜集到的资料来看，虽然众多学者对于电液伺服系统的非线性模型进行了多方面的研究，但在这些研究中也存在着欠缺和不足的地方。
参考文献：
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[4]张剑冲，电液伺服系统离散非线性参考模型AMFC研究，2005
[5] 易孟林，曹树平，刘银水.电液控制技术[M].武汉：华中科技大学出版社，2010.9
[6] 杨征瑞，花克勤，徐轶．电液比例与伺服控制[M]．北京：冶金工业出版社，2009．
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[8] 陈新元，卢云丹．伺服放大器的设计及特性分析[J]．仪表技术与传感器，2008（2）：63-64．
[9] 王辅春，刘明山，迟海涛，等．从实例中学习OrCAD[M]．北京：机械工业出版社，2006．
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[11] 刘金琨．先进PID控制MATLAB仿真[M]．第2版．北京：电子工业出版社，2004．
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[13] 陈晓冲，王万平．常规PID控制和模糊自适应PID控制仿真研究[J]．机床与液压，2004（12）：65-66．
[14] 乔志杰，王维庆．模糊自适应控制器的设计及其仿真[J]．自动化与仪表，2008（1）：
[15]陈晓冲，王万平.常规P I D控制和模糊自适应P I D控制仿真研究[J]，机床与液压，2004
[16]Zongxuan Sun,Tsu-Chin Tsao.Adaptive Control With Asymptotic Tracking Performance and Its Application to an Electro-Hydraulic Servo System.Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control,2000(5):122
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